[发明专利]一种季铵型造纸助剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子化学助剂的制备技术领域，具体涉及一种适用于造纸废弃纤维回收利用的季铵盐型造纸助剂的合成方法。

背景技术

废弃纤维的大量回收利用有助于缓解我国造纸原料匮乏和能源紧缺的矛盾，但随着废纸纤维循环使用次数的增加，废纸纤维的润胀能力下降，纤维变得挺硬，湿韧性、塑性明显减小，且纤维变得细小、并吸附有大量的阴离子杂质，造成纸料中细小组分的留着率低，纸页强度及挺度不高等问题。而大量流失的细小纤维形成的造纸废渣对环境造成严重污染。

将造纸废弃纤维作为造纸原料应用于生产，对于解决造纸原料短缺和减少环境污染具有重要的意义。在废弃纤维的回收利用过程中，为了能保持生产能力和纸张质量，需要专门的工艺来处理低质量的纤维原料，提高其回收利用价值。其中最简单也最经济的方法就是通过添加化学助剂来解决因废弃细小纤维回用而造成的成纸性能下降问题。

大量回收利用细小纤维组分使浆料整体上呈胶体状态，相互间的表面作用和胶体作用居于重要地位。废弃纤维表面吸附的阴离子垃圾使得纤维表面电荷含量高，阳离子需求量为0.264meq/g，阴离子需求量为0.191meq/g，小于100目的细小组分占到38.5%，填料微粒粒径一般在0.1~10μm，其余微纤维、非纤维性细小物质、可溶性聚合物等粒径均小于1~2μm，其比表面积约为0.6~600m²/g，因此同时具备阴、阳离子结合特性、且粒度小、比表面积大的助剂才能提高细小纤维的助留、助滤和留着性能。传统的造纸助剂包括聚丙烯酰胺类、淀粉类、壳聚糖类、乳液聚合物类、瓜尔胶、CMC、聚乙烯醇（PVA）和阳离子型脲醛树脂（UF）、阳离子型三聚氰胺甲醛树脂（MF）、聚乙烯亚胺（PEI）等，很难实现废弃纤维的增强和留着，且使用成本较高。因此合成一种适用于造纸废弃纤维的造纸助剂，解决细小纤维回用而造成的成纸性能下降问题对于实现废弃纤维的资源化利用问题具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型造纸助剂及其制备方法，该方法充分利用了造纸废弃纤维，既达到废物资源化的目的，又可消除其对环境造成的危害。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种季铵型造纸助剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将司盘80、吐温60组成的复合乳化剂和环己烷混合，搅拌乳化，获得油相；

（2）将DMC、AM和AA混合配成三元单体水溶液，再与还原剂亚硫酸氢钠混合均匀，接着将上述混合溶液均匀滴加至步骤（1）的油相中，上述混合溶液滴加完毕10~15min后，开始滴加过硫酸铵溶液，并通入N₂；

（3）待反应原料全部加入后，控制物料温度在30~50℃，持续搅拌3~5h后，停止加热及通N₂，并向反应体系加入阻聚剂对苯二酚终止反应；

（4）反应产物用过量丙酮和乙醇的混合液洗涤，得到聚合物沉淀，将沉淀物干燥，即得到季铵型造纸助剂。最后得到粉状助剂相对分子质量在40.05~49.41万之间，粒径主要分布在60~100nm之间的两性聚丙烯酰胺AmAPM产品。

优选地，所述三元单体的摩尔比为DMC：AM：AA=1.5:7:1.5，所述三元单体水溶液的质量浓度为30~50%。

优选地，所述过硫酸铵与亚硫酸氢钠的摩尔比为（0.8~1.2）：1，所述亚硫酸氢钠的质量占三元单体水溶液质量的0.2~0.4%。

优选地，所述复合乳化剂含量占整个油相质量分数的18~30%，其中司盘80与吐温60的质量比为0.5：1~1.5：1，所述三元单体水溶液与环己烷的质量比为1：1~1:2。

优选地，步骤（2）所述三元单体溶液调节pH至5~7。

优选地，步骤（2）所述混合溶液滴加的时长为10~20min，所述过硫酸铵溶液滴加的时长为15~25min；步骤（3）中所述搅拌速度为100-300r/min。

优选地，步骤（4）中所述丙酮和乙醇的体积比为1：1，所述干燥为60~80℃下真空干燥。

优选地，步骤（1）所述乳化的条件是置于30~50℃的恒温水浴中，搅拌30~40min。

上述制备的季铵型造纸助剂是由DMC、AM、AA相互链接构成的阴、阳离子基团比例为1：1的三元共聚物。